În acest modul, vom analiza mai detaliat sistemul centralizat din generația a 4-a și vom parcurge principiile de bază ale acestor sisteme sustenabile. Sistemele centralizate de energie au furnizat energie sigură și rentabilă de la începuturile lor modeste de la sfârșitul anilor 1800. Astăzi, producția centralizată de apă încălzită sau răcită este una din cheile depășirii provocărilor urbanizării rapide și schimbărilor climatice. Totuși, sistemele centralizate de energie continuă să evolueze și cercetarea intensă a deschis calea pentru așa-numitul sistem centralizat de generația a 4-a, un sistem ecologic energetic inovator cu mare potențial. Dar ce diferențiază această nouă generație de cea actuala?

Cea mai importantă trăsătură a sistemului centralizat de energie de generație 4 e apa de alimentare cu temperatură joasă. Pe măsură ce clădirile devin mai eficiente energetic, va fi posibilă micșorarea temperaturii apei în mod semnificativ – fără a compromite confortul consumatorului. În prezent, apa de alimentare are de obicei de 90 °C, dar pentru a reduce pierderile de căldură, temperatura poate fi redusă chiar la valoarea de 50 °C în sistemele de generația a 4-a. Este valabil și pentru răcirea centralizată –doar că, în acest caz, temperatura va fi crescută de la aprox. 6° până la 12° la temperatura debitului.

Această nouă abordare a temperaturii apei are anumite beneficii evidente:
- În primul rând, este necesară mai puțină energie pentru a încălzi sau răci apa, reducând costurile și emisiile de CO2.
- În al doilea rând, se pierde mai puțină energie în rețeaua de distribuție sub formă de pierderi termice prin țevi.
- Și în al treilea rând, țevile sunt supuse unui stres termic mult mai mic ce previne apariția scurgerilor și crește durata de viață a sistemului.

Există, totuși, un alt beneficiu important: Apa de alimentare cu temperatură joasă din încălzirea centralizată permite centralei de distribuție să își crească sursele de energie regenerabile și să includă surse cu temperatură joasă precum energia geotermală. De asemenea, crește eficiența colectoarelor solare, energiei eoliene și excesului de căldură din procesele industriale. Astfel, centralele pot folosi un amestec de surse accesibile la nivel local pentru a susține o producție sustenabilă.

Centralele de distribuție de generație 4 vor putea și stoca surplusul de căldură pe lungi perioade de timp. Depozitarea sezonieră în puțuri subterane, temeinic izolate permite centralelor să adune, de exemplu, energie solară în timpul verii și să o folosească pentru a încălzi locuințele în timpul iernii. Această utilizare a unei energii altfel irosite este un aspect important al îmbunătățirii sustenabilității domeniului. În timp ce toate aceste perspective oferă oportunități mari de reducere a consumului nostru global de energie, există provocări care trebuiesc depășite. De exemplu, atunci când reduceți temperatura apei de alimentare, obțineți un delta T mai mic. Din cauza nivelului mai mic al delta T, riscați ca acei consumatori din capătul cel mai îndepărtat al rețelei să nu obțină presiunea diferențială minimă decât dacă centralele măresc presiunea pe partea de alimentare.

Totuși, această provocare poate fi depășită prin aplicarea principiilor de distribuție a presiunii: În loc să se bazeze pe o pompă puternică de alimentare din centrală, distribuția presiunii utilizează o serie de pompe pe traseul către consumator. Astfel, pompele pot funcționa la turație mult mai mică, economisind energie. Folosind pompe cu turație variabilă pentru a alimenta secțiuni mai mici din rețea, sistemul este, de asemenea, capabil să se adapteze la cerințele efective în loc să funcționeze la turație maximă. Funcționarea la turație maximă poate provoca presiune redusă în rețea, mărind astfel riscul de apariție a scurgerilor.

Așadar, pentru a rezuma:
Sistemele centralizate de generație 4 dau apă încălzită la temperatură mai joasă și apă răcită la temperatură mai mare clădirilor eficiente energetic. Acest lucru scade consumul de energie și risipa de energie, crescând durata de viață a sistemului și opțiunile de alegere a combustibililor. Sursele regenerabile, stocarea sezonieră și folosirea pompelor cu turație variabilă susțin faptul că încălzirea centralizată de generație 4 este o soluție viabilă pentru marile provocări energetice ale secolului 21.